. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
CS Patenty – Programátor jednočipových mikroprocesorů

CS Patenty – Programátor jednočipových mikroprocesorů

Unikátní řešení programátoru jednočipových mikroprocesorů, za kterým stojí dva konstruktéři z Bratislavy, bylo zaregistrováno na patentovém úřadě.

Hned v úvodu článku se vám musím přiznat, že až donedávna jsem neměl ani tušení o tom, jaká revoluce u nás proběhla před dvěma lety. Pokud vás tato událost také minula, tak vězte, že v České a Slovenské republice byl patentován (resp. uveden jako užitný vzor) unikátní typ programátoru mikrokontrolérů. Jak z oficiálního textu (uvedeného dále) autorů „nového, progresivního a průmyslově využitelného technického řešení“ (z definice užitného vzoru) vyplývá, jedná se o unikátní řešení, překonávající všechny doposud známé řešení programátorů.

Celý název:   Programátor pro programování jednočipového mikroprocesoru v provedení P-DIP
Typ:   Užitný vzor
Číslo:   19046
Datum podání přihlášky:   28.07 2008
Přihlašovatel/Majitel:   Daniel Furka, Bratislava, SK
Samuel Furka, Bratislava, SK
Stav:   Platný dokument

Dosavadní stav techniky, uvedený v užitném vzoru:
Dosavadní konstrukce programátorů na bázi sériových periferií spočívaly v použití velkého množství podpůrných, diagnostických a jiných obvodů. Byly realizované jako kompletní vývojová jednotka, která přijímá data z počítače v proprietárním formátu, následně je transformuje a nakonec zkonvertované pošle do programované součástky.

Napájení muselo být z důvodu vysokého odběru vždy externí, proto se tyto přístroje při práci často přehřívaly, což si vyžadovalo přídavný chladicí modul. Využitím specializovaných digitálních obvodu se sice podařilo snížit absolutní počet součástek, ale zároveň se uživateli sebrala možnost samostatně odstranit chybu hardware v případě poruchy.

Komunikace mezi programátory a čipy kladla vysoké nároky na operační systémy programátorů a ovládací software.

Všechny doposud používané programátory mají především tyto nevýhody: potřeba externího napájecího zdroje, nezbytnost přídavných modulů na zabezpečení základní funkčnosti, velké rozměry, velkou náchylnost k poškození, složité ovládání a používání, vysoké výrobní náklady, malou softwarovou kompatibilitu a vyžadovaly tedy expertní znalosti od uživatele.

Podstata technického řešení:
Výše uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje programátor na programování jednočipového mikroprocesoru v provedení P-DIP, podle předkládaného řešení. Jeho podstatou je, že sestává ze tří vzájemně propojených částí, umístěných na dvoustranné desce plošného spoje. První část tvoří komunikační rozhraní sestávající ze dvou komunikačních konektorů pro přenos komunikačních dat z počítače. První konektor obsahuje dutinkový sériový port pro převedení RS 232-25 pin a druhý konektor obsahuje dutinkový sériový port pro převedení RS 232-9 pin Druhá část je tvořena paralelně zapojeným elektrolytickým kondenzátorem 100 uF na 16 V a Zenerovou diodou 5V1, sloužící pro stabilizaci napájení mikroprocesoru. Anoda Zenerovy diody a záporný pól elektrolytického kondenzátoru jsou propojeny s pinem Vss programovaného mikroprocesoru. Katoda Zenerovy diody a kladný pól elektrolytického kondenzátoru jsou propojeny přes uzemňovací linku GND s pinem Vdd programovaného mikroprocesoru a zároveň jsou propojeny s první a třetí částí. Třetí část je tvořena skupinou výstupů a vstupů ve formátu P-DIP spolu s obslužnou a stabilizační elektronikou pro zabezpečení spolehlivého přenosu dat do mikroprocesoru.


Obr. 1: Schéma zapojení programátoru

Skupina vstupů a výstupů tvoří datová linka TXD, linka DTR/CTS pro verifikaci přenesených dat a linka RTS řídicích signálů ve formátu P-DIP. Linka GND slouží jako uzemnění výše popsaného elektronického obvodu.

Ve výhodném provedení se obslužná a stabilizační elektronika sestává z ochranného odporu 14,3 až 15,7 kOhmů, z odporu 9,5 až 10,5 kOhmů, a z tranzistoru. Ochranný odpor je zapojen sériově s datovou linkou TXD mezi navzájem propojeným druhým pinem prvního dutinkového sériového portu RS232-25, třetím pinem druhého dutinkového sériového portu RS232-9 a pinem MCLR programovaného mikroprocesoru. Přechod kolektor-emitor tranzistoru je zapojen do série s linkou DTR/CTS verifikace přenesených dat mezi navzájem propojeným pátým a dvacátým pinem dutinkového sériového portu RS232-25, čtvrtým a osmým výstupem dutinkového sériového portu RS232-9 a pinem RB7 programovaného mikroprocesoru. Báze tranzistoru je spojena s jedním koncem odporu, jehož druhý konec je spojen jednak s navzájem propojeným sedmým výstupem dutinkového senového portu RS232-25, pátým výstupem dutinkového sériového portu RS232-9 a jednak s uzemňovací linkou GND. Čtvrtý pin dutinkového sériového portu RS232-25 a sedmý pin dutinkového sériového portu RS232-9 jsou opět spojeny a jsou linkou RTS řídicích signálů propojeny s navzájem spojenými piny RB4, RB5 a RB6 programovaného mkroprocesoru.

Takovéto uspořádání zaručuje omezení napěťových špiček a proudového přetížení, jakož i spolehlivé rozlišení napěťových úrovní logických hodnot nula a jedna.

Hlavní výhodou uvedeného technického řešení jsou malé rozměry, malé množství součástek, které zabezpečuje vysokou mechanickou odolnost, nízká energetická náročnost, jednoduché ovládání, nízké nároky na softwarovou kompatibilitu a vysokou rychlost.


Obr. 2: Blokové schéma programátoru

Příklady provedení technického řešení:
Programátor pro programování jednočipového mikroprocesoru v provedení P-DIP (obr. 2) sestává ze tří částí, umístěných na dvoustranné desce (1) plošného spoje. Blokové schéma propojení těchto tří částí je rozkresleno na obr 2. Prví část (100) tvoří komunikační rozhraní, které se sestává z prvního komunikačního konektoru (2) a druhého komunikačního konektoru (3) pro přenos programovacích dat z počítače. První komunikační konektor (2) obsahuje dutinkový sériový port (2.1) na převedení RS 232-25 pin. Druhý komunikační konektor (3) obsahuje dutinkový sériový port (3.1) pro převedení RS 232-9 pin.

Druhá část (200) je tvořená elektrolytickým kondenzátorem (4) s hodnotami 100 uF a 16 V a Zenerovou diodou (6) o napětí 5,1 V, určenou pro napájení záporného a kladného napájecího pinu mikroprocesoru.

Třetí část (300) je tvořená skupinou 5 výstupů a vstupů ve formátu P-DIP, spolu s obslužnou a stabilizační elektronikou pro zabezpečení spolehlivého přenosu dat do mikroprocesory. Skupinu 5 vstupů a výstupů tvoří datová linka TXD, linka DTR/CTS verifikace přenesených dat a linka RTS řídicích signálů ve formátu P-DIP.

Obslužná a stabilizační elektronika sestává z ochranného odporu (7) o hodnotě 15 kOhmů, odporu (8) o hodnotě 10 kOhmů a tranzistoru (9), který zaručuje omezení napěťových špiček a proudového přetížení. Ochranný odpor (7) je zapojen sériově s datovou linkou TXD mezi navzájem propojeným druhým pinem dutinkového sériového portu (2.1) RS232-25, třetím pinem dutinkového sériového portu (3.1) RS232-9 a pinem MCLR programovaného mikroprocesoru. Pin MCLR slouží k primárnímu vyčištění paměti před samotným programováním. Přechod kolektor-emitor tranzistoru (9) je zapojen do série s linkou DTR/CTS verifikace přenesených dat mezi navzájem propojený pátý a dvacátý pin dutinkového sériového portu (2.1) RS232-25, čtvrtý a osmý pin dutinkového sériového portu (3.1) RS232-9 a pin RB7 programovaného mikroprocesoru. Baze tranzistoru (9) je spojena s jedním koncem odporu (8), jehož druhý konec je spojen jednak s navzájem propojeným sedmým pinem dutinkového sériového portu ()2.1) RS232-25, pátým pinem dutinkového senoveho portu (3.1) RS232-9 a jednak s uzemňovací linkou GND. Čtvrtý pin dutinkového sériového portu (2.1) RS232-25 a sedmý pin dutinkového sériového portu (3.1) RS232-9 jsou opět spojeny a jsou linkou RTS řídicích signálů propojeny s navzájem spojenými piny RB4, RB5 a RB6 programovaného mikroprocesoru.

Umístění jednotlivých výše popsaných částí programátoru na desce (1) plošného spoje je vidět na obr. 3.


Obr. 3: Rozmístění součástek na desce plošného spoje

Data jsou ze sériového portu hostitelského počítače přiváděna přes první dutinkový sériový port (2.1) nebo přes druhý dutinkový sériový port (3.1) do skupiny (5) výstupů a vstupů ve formátu P-DIP mikroprocesoru pomocí datové linky TXD a linky RTS řídicích signálu. Linky DTR a CIS slouží k průběžné nebo dodatečné verifikaci přenesených dat. Linka GND slouží jako uzemnění výše uvedeného elektronického obvodu.
Po připojení programátoru k počítači pomocí některého z obou komunikačních konektorů, tedy pomocí prvního komunikačního konektoru (2) nebo druhého komunikačního konektoru (3) vznikne na elektrolytickém kondenzátoru (4) napěťový potenciál, který Zenerova dioda (6) udržuje na úrovni 5,1 V oproti uzemňovací lince GND. Toto napětí je přiváděno na skupinu (5) výstupů a vstupů ve formátu P-DIP.

V počítači se na sériové lince nachází předřadný odpor, který je zde důležitý pro nepřímé uzemnění, tedy zkrat, a zároveň tvoří jakousi pasivní ochranu počítače před napěťovými špičkami a impulzy. V programátoru to ve skutečnosti znamená, že linka GND je nepřímo uzemněná přes předřadný odpor vestavěný v každém počítači. Za takovýchto okolností lze na výstup GND prvního a druhého komunikačního konektoru (2) a (3) připojit kladný pól elektrolytického kondenzátoru (4). Toto zároveň vysvětluje uzemnění pinu Vdd. To, že linka GND není přímo spojená se zemí umožňuje, že se elektrolytický kondenzátor 4 nabije a vytvoří tak kladný napěťový potenciál na pinu Vdd. Pin Vss je naopak spojený se záporným pólem elektrolytického kondenzátoru (4) což umožňuje absorpci záporného náboje. Z důvodu nepřímého uzemnění je možné uzemnit i pin Vdd s pinem Vss toutéž linkou GND.

Linka TXD (Transmit Data) slouží k vlastnímu přenosu dat mezi počítačem a mikroprocesorem. K ní sériově připojený ochranný odpor (7) o hodnotě 15 kOhmů, vytváří umělou zátěž, která omezuje odběr a kolísání proudu na datové lince TXD v dutinkovém sériovém portu (2.1) RS232-25 a v dutinkovém sériovém portu (3.1) RS232-9. Linka DTR/CTS (Data Terminal Ready / Clear To Send) přenáší řídicí signály. Počítač vyšle impulz linkou DTR jako signál pro připravenost k přenosu dat. Tento signál je zesílený tranzistorem (9) a přivedený na skupinu (5) výstupů a vstupů ve formátu P-DIP. Zároveň je nastavené napětí na lince TXD podle přenášeného datového bitu, tedy data 1 nebo 0, značící, že napětí je nebo není přítomné. Mikroprocesor uloží úroveň z linky TXD jako bitovou hodnotu do své vnitřní paměti a odpoví impulzem na lince CTS. Signál linky CTS je tranzistorem (9) zesílený podobně jako v prvním případe a je odeslaný do počítače jako potvrzení příjmu. Tento postup (TXD / DTR / CTS ) se opakuje, dokud nejsou přenesena všechna potřebná data.

Odpor (8) o hodnotě 10 kOhmů, zabezpečuje konstantní úroveň zesílení v tranzistoru (9).

Počítač si může od mikroprocesoru vyžádat kopii uložených dat. Tento požadavek oznámí impulzem na lince RTS (Request To Send). Komunikace probíhá stejně, jako je popsáno výše, jen mají mikroprocesor a počítač vzájemně vyměněné úlohy.

Průmyslová využitelnost:
Programátor na programování jednočipových mikroprocesorů a všechny jejich současné varianty v provedeni P-DIP, lze využívat při výuce automatizace, regulace, aplikované robotiky, aplikované informatiky a dalších předmětů souvisejících s informačními technologiemi IT. Dále pak ve výrobní oblasti je použitelný pro jednoduchou diagnostiku a efektivní programování systémů, založených na bázi uvedených mikroprocesorů. Možné využití je samozřejmě i při zájmové činnosti a podobně. Řešení je určeno pro formát P-DIP 18-pinů a jsou jím programovatelné procesory PIC 16F84-P, 16F84-A, 16C84 a s formáto-vou redukcí je použitelný i pro další typy procesorů PIC.

Závěr:
Co říci závěrem? Snad jen to, že se opravdu jedná o unikátní řešení, přesně podle definice užitného vzoru. Jeho podobnost s, mnoha léty ověřenou, první (mimochodem dávno překonanou) verzí tzv. JDM programátoru (obr. 4) bude jistě jen náhodná. To i přesto, že jediný rozdíl spočívá v odstranění veškerých ochranných a omezovací prvků, chránících nejen programovanou součástku, ale i samotný počítačový port.


Obr. 4: Schéma programátoru JDM

Odkazy & Download:
Úřad průmyslového vlastnictví
Programátor pro programování jednočipového mikroprocesoru v provedení P-DIP

Vynález a jeho ochrana
Užitný vzor a jeho ochrana
Průmyslový vzor a jeho ochrana







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (18):

Zobrazit starší 30 dnů (18)...

host
18. Dne 16. 02. 2011 v 10:52 zaslal host
Bez titulku
Ještě že se za podobný blbosti nedostávají peníze.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Nabíječka Li-ion/Li-pol akumulátorů - PUCHRG
Moduly PUCHRG – nabíječky Li-ion a Li-pol článků představují snadné řešení pro bezpečné a rychlé nabíjení Lithium-iontových a Lithium-polymerových akumulátorů.
Skladem od 180 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007